逆变器的闭环控制框图



滞环电流控制

滞环电流控制

滞环电流控制，也被称为双闭环控制，是一种电流控制策略，其基本思想是通过给定三相电流信号，并与由电流传感器实测的三相电流进行比较，以其差值通过滞环比较器来控制功率开关，从而使实际电流值跟踪上参考电流值。

一、定义原理

滞环电流控制的核心在于滞环比较器的应用。滞环比较器具有一个环宽H，该环宽用于设定误差电流的允许范围。在工作时，给定的参考电流ic_ref与实测电流ic做差，得到的误差电流∆ic始终处于以0为中心，H和-H为上下限的滞环内。

具体工作过程如下：

当ic_ref - ic > H时，滞环比较器输出高电平，驱动上桥臂的开关器件S1导通，使ic增大。当ic增加到与ic_ref相等时，由于滞环的存在，滞环比较器仍然输出高电平，S1保持导通，ic继续增大。当ic - ic_ref > H时，滞环比较器翻转，输出低电平信号关断S1，并经过死区时间后驱动下桥臂的开关S4。但此时S4未必导通，因为ic（负载电流）并未反向，而是通过续流二极管D4维持原方向流通，其数值逐渐减小。

通过这种方式，实际电流被控制在给定电流的滞环范围内，实现了电流的跟踪控制。

二、仿真分析

为了更直观地理解滞环电流控制的工作原理，可以通过搭建仿真模型进行分析。

图2展示了滞环电流跟踪控制的框图，包括给定电流、电流传感器、滞环比较器、功率开关等关键部分。

图3是滞环电流跟踪控制的仿真模型，通过该模型可以模拟滞环电流控制的实际工作情况。

图4展示了通过滞环控制得到的波形分析。可以看出，逆变器的实际输出电流与给定值的偏差保持在-h~h之间，在给定电流上下做锯齿状变化。当给定电流为正弦波时，输出电流也十分接近正弦波。

三、优缺点及应用

滞环电流控制法具有控制精度高、响应速度快、电流跟踪能力强等优点。然而，滞环宽度H的选取对补偿电流跟踪指令电流的效果有直接影响，进而影响谐波补偿效果。此外，滞环电流控制因为电流纹波大、开关频率不确定等缺点，在实际应用中受到一定限制。

尽管如此，滞环电流控制在某些特定场合下仍然具有应用价值。例如，在需要快速响应和高精度电流控制的场合，滞环电流控制可以作为一种有效的解决方案。同时，随着电力电子技术的不断发展，滞环电流控制也有望在更多领域得到应用和优化。

综上所述，滞环电流控制是一种基于滞环比较器的电流控制策略，具有控制精度高、响应速度快等优点，但也存在电流纹波大、开关频率不确定等缺点。在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的控制策略。

MMC变流器原理

深入解析：MMC变流器的工作原理与优势

在电力系统中，变流器扮演着关键角色，其核心原理如理想变流器的等效电路，揭示了功率传输的奥秘。图1展示了变流器如何将有功功率从相位超前侧流向滞后，无功功率由电压幅值高侧导流至低侧，构建了电力交互的桥梁。

MMC（多电平逆变器）主回路的创新设计，如图2所示，西门子和中国电科院的VSC-HVDC工程，展现了技术的卓越特点。首先，MMC采用的开关器件耐压低，对器件一致性要求不高，降低了设备成本。其次，它采用多电平结构，能有效降低谐波，提升系统运行的平滑性。开关频率低，损耗减小，使得系统效率显著提升。

MMC的独特结构使其能轻易实现背靠背连接，能量流动双向进行，无需额外的输出变压器，显著节省空间与成本。模块化设计便于容量扩展和冗余配置，提高了系统的灵活性和可靠性。但同时也带来挑战，如桥臂环流问题，需要通过精确的控制来抑制。

图4揭示了背靠背MMC的拓扑，换流器桥臂电流包括电网电流、直流电流和环流分量。桥臂电流的复杂性要求精细的控制策略，以保证电网的稳定运行。图5详细描绘了各个电流分量的路径，揭示了每相桥臂的电压和电流动态。

在子模块设计中，HBMMC拓扑结构如图7所示，通过T1和T2开关单元的巧妙设计，子模块可灵活地在电容电压Uc与0之间切换，实现三种工作状态，确保了输出的高效控制。

主回路参数设计中的桥臂电感Larm至关重要，它起到交流连接、抑制环流和保护短路的作用。在实际应用中，电感的选择需平衡电感的压降、成本和系统稳定性，通过仿真优化，已将电感量从20mH减小到3mH，显著提升了系统性能。

功率模块的直流电容则是决定电容电压波动范围的关键参数，通过合理计算，确定了10mF的电容值，以满足稳定运行的需求。主回路参数的调整，无论是减小电容还是增加，都会影响输出电流波形，必须精细调整以保持系统稳定。

最后，控制功能设计采用双闭环控制方法，实现精确的有功和无功功率控制，确保在变频工况下，功率单元的稳定运行。通过外环控制器，两台换流器协同工作，实现功率的灵活传输。

总的来说，MMC变流器以其独特的架构和精密的控制技术，为电力系统的高效、稳定运行提供了强有力的支持。每个环节的设计都体现出其在电力系统中的不可或缺性，展示了其在现代电力技术中的重要地位。

逆变器功能作用是什么 逆变器功能作用是什么原理

逆变器的主要功能作用是将直流电转换为交流电。具体来说：

电能转换：逆变器能够将低电压的直流电转换为高电压的交流电，使直流电源能够驱动需要交流电供电的设备。

逆变器的工作原理主要是基于电力电子器件的开关特性：

开关动作：逆变器内部通过控制电力电子器件的开通和关断，将直流电源转换为一系列脉冲电压。滤波和平滑：这些脉冲电压经过滤波电路的处理，被平滑为接近正弦波的交流电压。输出控制：通过闭环控制系统，逆变器能够精确调节输出电压的频率、幅值和相位，以满足负载设备的需求。

逆变器广泛应用于车载电源转换、太阳能发电系统、不间断电源等领域，为各种设备提供稳定、可靠的交流电源。

什么是逆变器双闭环电压控制

1. 电压和电流的双闭环控制是逆变器控制系统中一种常见的技术。

2. 这种控制策略涉及同时对逆变器输出的电压和电流进行调节。

3. 通过电流控制回路和电压控制回路的结合，可以达到优化输出波形和提高系统稳定性的目的。

4. 不是所有的逆变器控制器都采用双闭环电压控制，这取决于具体的应用需求和系统设计。

5. 逆变器的控制方式主要分为直接控制和间接控制两大类，这两种方法控制电流或电压的大小，以满足不同的控制目标。

PLECS RT Box 应用示例 11 (99)：单相逆变器（Single-Phase Inverter）

此演示模型专注于单相并网逆变器在50千瓦和单位功率因数下的运行，利用PLECS电气和控制域的功率级和控制实现。电厂与控制器模型被分为两个不同的子系统，分别部署在两个RT Box上，通过虚拟原型配置的37针Sub-D电缆进行连接，交换数字PWM信号和模拟电流测量值。对于硬件在环（HIL）或快速控制原型（RCP）应用程序的实时模型开发，此配置提供了一个潜在的起点。

离散化步长和平均执行时间的参数为每个子系统提供关键信息，以确保实时执行。RT Box上的实时执行要求模型使用固定步长解算器执行，参数指定生成代码的基本采样时间，并用于离散化物理模型和控制域状态空间方程。执行时间表示在RT Box硬件上执行PLECS模型的一个离散步骤所需的实际时间。处理器负载是执行时间与离散化步长的比率。

表1展示离散化步长和平均执行时间的详细数据，为构建高效实时模型提供指导。此模型针对两个RT Boxes应用程序，一个运行Plant模型，另一个运行Controller模型，以最小化每个实时目标的执行时间。若用户仅拥有一个RT Box，可参考针对一个RT Box应用程序的相应型号进行配置。

在电源电路中，直流电压源为Vdc=750 V，H桥由两个IGBT半桥电源模块组成，通过PWM捕获块生成开关信号。滤波电感和断路器连接到电网，实现与理想交流电压源（Vrms＝220V，f＝50Hz）的连接。直流电压、电网电压和电网电流通过模拟输出组件输出，比例因子和偏移配置将模拟输出电压限制在[-4 V，+4 V]范围内。

闭环控制器用于调节线路电流与电网电压的同步，包含基于正交信号发生器的锁相环（PLL）以检测电网的电角度和频率。PLL相位角输出转换为电网电流的参考信号，比例积分（PI）或比例谐振（PR）调节器在“Controller”子系统内部切换。调节器参数Kp和Ki使用最佳幅值规则设置，谐振频率选择等于电网频率，确保系统响应的优化。

在实时操作模式下，模型既可以在计算机上以离线模式运行，也可以在PLECS RT Box上以实时模式运行。实时操作过程中，可使用PLECS示波器“电子Elec”观察控制器箱上的测量值和中间信号，如电网相位角、PLL检测到的角频率以及测量的电网电压和电流。参考电流与测量电流的比较显示了使用PR调节器时测量电流滞后稍小的特性。电网电流的参考振幅可以通过调整控制器子系统中的增益块“Ip”进行改变，通过将“断路器Breaker”常数设置回0断开逆变器与电网的连接。

此模型展示了单相并网逆变器模型的实用性，适用于离线模拟和实时操作，支持硬件在环测试和快速控制原型设计。

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